Шум повітряний і структурний

Прилади й методи вимірювань шуму.Для того щоб порівнювати характеристики шуму, створюваного машинами та механізмами з допустимими санітарними нормами, а також для розробки методів боротьби з шумом необхідно знати рівень його інтенсивності і спектральний склад.

Існують два методи вимірювань рівнів шуму: суб'єктивний і об'єктивний. Для вимірювання суб'єктивним методом служать прилади-фонометри, в яких вимірюваний звук або шум порівнюється з чистим тоном певної частоти, які порушуються спеціальним генератором. Однак через складність вимірювань і залежності їх результатів від характеристик слуху оператора вони мають досить обмежене застосування.

Для вимірювання рівнів шуму об'єктивним методом широкого поширення набули шумоміри. У цих приладах шум сприймається за допомогою широкосмугового мікрофона, який перетворює звукові коливання в електричні. Останні посилюються і подаються на випрямляч стрілочного приладу (вимірювач). До виходу підсилювача можуть підключатися частотні аналізатори, самописці та інші прилади.

Об'єктивні шумоміри дозволяють визначити лише наближені значення рівнів гучності шуму через обмеженість частотних характеристик чутливості.

Вимірювання рівнів шуму в промисловості виробляються шумомірами різних типів, з яких найбільшого поширення набули шумомір Ш-63 з приєднаним до нього октавним смуговим фільтром ПФ-1 і шумомір Ш-3М з 1/3 -октавним аналізатором Ліоте. На рис. 30 наведено загальний вигляд шумомера Ш-63.

Рис. 30.

Шумомір має три шкали (А, В і С), що враховують частотний склад вимірюваного шуму. Характеристика шуму за шкалою А відповідає кривої гучності 40 фон, т. Е. До певної міри суб'єктивним сприйняттям рівня гучності і дозволяє зробити орієнтовну оцінку «неприємності» або «шкідливості» шуму. Тому рівень шуму, виміряний по шкалі А в децибелах (дБ А), має велике значення для гігієнічної практики оцінки промислових шумів.

Характеристика шуму за шкалою В відповідає кривої, рівної гучності 70 фон.

Для отримання спектру шуму вимірювання повинні проводитися за шкалою С. Лінійна частотна характеристика З в діапазоні 60-5000 Гц покаже чисто фізичну величину - рівень звукового тиску.

Спектральний склад шуму досліджується спеціальними приладами, які отримали назву аналізаторів шуму. Найчастіше застосовуються октавні аналізатори, що дозволяють вимірювати рівні звукового тиску в октавних смугах.

октавна смуга- це смуга, в якій верхня гранична частота дорівнює подвоєною нижньої частоті (наприклад, 45-90; 90-180 і т. Д.). Октавна смуга характеризується середньою частотою (среднегеометрической з верхньої f 1 і нижньої f 2 граничних частот

Для вимірювання постійного (стаціонарного) шуму роблять виміри рівнів шуму шумоміром протягом 5-10 хв. за цей час береться кілька відліків показань стрілки приладу. З усіх свідчень знаходять мінімальне і максимальне значення і обчислюють середній рівень шуму. При гігієнічній оцінці джерела шуму орієнтуються на максимальні значення. Отримані рівні шуму виражаються в децибелах або в децибелах А в залежності від частотної корекції, на якій проводилися виміри, - З або А.

Імпульсні шуми (вибухові, ударні і т. П.) Не можуть бути виміряні звичайними шумомірами, так як останні мають велику інерційністю. Для вимірювання енергетичного рівня імпульсу застосовуються спеціальні шумоміри 2203 «Брюль і К'ер», PSJ 201, РФТ-НДР (рис. 31) та ін.

Нормовані значення гранично допустимих рівнів звукового тиску наведені в Санітарних нормах проектування промислових підприємств СН 245-71. Гранично допустимі рівні звукового тиску нормуються в октавних смугах частот з середньогеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

У табл. 6 вказані діючі граничні спектри шуму. Значення у таблиці, повинні бути уточнені в залежності від характеру шуму і часу його впливу. Так, наприклад, зазначені в табл. 6 значення можуть бути збільшені для широкосмугових шумів на 6 дБ, якщо сумарна тривалість впливу шуму на людину становить від 1 до 4 год за зміну, на 12 дБ - при тривалості впливу від 15 хв до 1 год, на 18 дБ - при тривалості впливу від 5 до 15 хв і на 24 дБ- при тривалості впливу шуму менше 5 хв. При розробці заходів боротьби з виробничим шумом слід мати на увазі, що гранично допустимі рівні шуму, встановлені санітарними нормами, орієнтовані не на усунення стомлюючого дії шуму, а лише на виключення можливості розвитку професійного захворювання (норми враховують технічні труднощі зниженні рівня сили шуму при різних виробничих процесах).

Тому у всіх випадках, де це можливо, слід домагатися більш низьких рівнів шуму в порівнянні з тими, які встановлені санітарними нормами. Так, шум, що не перевищує 30- 35 дБ, не відчувається як виснажливий або помітний і може рекомендуватися як гранично допустимий для читальних залів, конструкторських і технологічних бюро, а також для приміщень розумової праці.

Таблиця 6 Допустимі рівні звукового тиску і рівні звуку на постійних робочих місцях

Найменування	Среднегеометрические частоти октавних смуг в Гц								Рівні звуку в дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
	Рівні звукового тиску в дБ
1. При шумі, проникаючому ззовні приміщень, що знаходяться на території підприємств:
а) конструкторські бюро, кімнати розраховувачів і програмістів лічильно-електронних машин, приміщення лабораторій для теоретичних робіт та обробки експериментальних даних, приміщення прийому хворих, здоровпунктів	71	61	54	49	45	42	40	38	50
б) приміщення управлінь (робочі кімнати)	79	70	63	58	55	52	50	49	60
в) кабіни спостереження і дистанційного керування	94	87	82	78	75	73	71	70	80
г) те ж, з мовним зв'язком по телефону	83	74	68	63	60	57	55	54	65
2. При шумі, що виникає всередині приміщень і проникаюче в приміщення, що знаходяться на території підприємств:
а) приміщення і дільниці точного складання, машинописних бюро	83	74	68	63	60	57	55	54	65
б) приміщення лабораторій, приміщення для розміщення «гучних» агрегатів лічильно-обчислювальних машин (табуляторов, перфораторів, магнітних барабанів і т.п.)	94	87	82	78	75	73	71	70	80
3. Постійні робочі місця у виробничих приміщеннях і на території підприємств	103	96	91	88	85	83	81	80	90

Звукові хвилі характеризуються довжиною хвилі, частотою, швидкістю поширення хвиль, інтенсивністю, звуковий тиск і рядом інших параметрів. До звуковим хвилям відносяться пружні хвилі тих частот, які лежать в межах чутності людського вуха, тобто приблизно від 16 до 20000 Гц. Пружні хвилі з частотою менше 16 Гц називаються інфразвуком, а вище 20000 Гц - ультразвуком. Вухо найбільш чутливе на частотах від 1000 до 4000 Гц. Інфразвуки і ультразвуки не супроводжуються слуховим відчуттям. Інтенсивність звуку (I, Вт / см2) вимірюється кількістю енергії, яку переносять звуковою хвилею за 1с через площадку в 1см, перпендикулярну напрямку руху хвилі (1 Вт / см2 - 107 Ерг / см2). Вухо людини відчутно ні до інтенсивності, а до звукового тиску (Р):

Па де Р - звуковий тиск Па :, F - нормальна сила, з якою звукова хвиля діє на поверхню, Н; S - площа поверхні, на яку падає звукова хвиля м2. Максимальні і мінімальні значення звукового тиску і інтенсивностей, що сприймаються людиною як звук, називається граничними. Звуки малої інтенсивності ледве чутні, називаються порогом чутності. Порогу чутності на частоті 1000 Гц відповідає інтенсивність Io \u003d 10-12 Вт / м2 і звуковий тиск Ро \u003d 2 * 10-5 Па. Максимальні значення (поріг больового відчуття) відповідають звукам, які викликають больові відчуття в органах чутки. Енергія звуку на межі больового відчуття в 1014 разів перевищують енергію ледь чутного (порога чутності) звуку тієї ж частоти. Такий величезний діапазон сили звуку (від порога чутності до больового порогу) доступний завдяки здатності людського вуха реагувати на відносну зміну сили звуку. Ця фізіологічна особливість узагальнена законом Берта - Фехнера:

ДБ, дБ де L - рівень сили (інтенсивності звуку), дБ (децибел); I - інтенсивність чутного звуку, Вт / м2; I0 - інтенсивність звуку на порозі чутності, Вт / м2; Р - звуковий тиск чутного звуку, Па; P0 - звуковий тиск на порозі чутності, Па (дорівнює 2 * 10-5 Па). Рівень сили (інтенсивності) звуку - це логарифм відносин величин інтенсивності відносин величин звуку або звукового тиску чутного звуку до значень, відповідним порогу чутності при еталонної частоті в 1000 Гц. Чутний діапазон частот (20 Гц - 20 КГц) розбитий на 8 стандартизованих октановим смуг. Кожна октанове смуга характеризується среднегеометрической частотою fcp

Де f1 - нижня межа октанове смуги; f2 - верхня межа октанове смуги Стандартний середньогеометричні ряд частот: fcp \u003d 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Залежність логарифмічного рівня звукового тиску (інтенсивністю) від частоти є спектр шуму. При орієнтовною оцінкою за характеристику постійного шуму допускається використовувати загальний рівень шуму допускається використовувати загальний рівень звуку дБА, вимірюваний за шкалою А шумоміра

Де Pa - середньоквадратичне значення звукового тиску з урахуванням корекції А шумоміра. Характеристикою непостійного шуму є інтегральний за часом критерій - еквівалентний (по енергії) рівень звуку в дБА. Визначається він відповідно до формули

Де Т - час усереднення. Допускається як характеристику непостійного шуму використовувати дозу шуму або відносну дозу

Па2 * год, Доза враховує акустичну енергію впливу на людину за певний період часу. Відносна доза Dотн визначається залежністю

Де тут Ра - допустимий рівень звуку, ТРД - час робочої зміни.

Класифікація шуму.

За характером спектра шуму виділяють:

 тональний шум, в спектрі якого є виражені тони. Тональний характер шуму для практичних цілей встановлюється вимірюванням в 1/3 октавних смугах частот по перевищенню рівня в одній смузі над сусідніми не менш як на 10 дБ.

За часовими характеристиками шуму виділяють:

 постійний шум, рівень звуку якого за 8-годинний робочий день або за час вимірювання в приміщеннях житлових і громадських будівель, на території житлової забудови змінюється в часі не більше ніж на 5 дБА при вимірюваннях на часовій характеристиці шумоміра «повільно»;

 непостійний шум, рівень якого за 8-годинний робочий день, робочу зміну або під час вимірювання в приміщеннях житлових і громадських будівель, на території житлової забудови змінюється в часі більш ніж на 5 дБА при вимірюваннях на часовій характеристиці шумоміра «повільно».

Непостійні шуми поділяють на:

 коливається в часі шум, рівень звуку якого безперервно змінюється в часі;

 переривчастий шум, рівень звуку якого східчасто змінюється (на 5дБА і більше), причому тривалість інтервалів, протягом яких рівень залишається постійним, становить 1 с і більше;

 імпульсний шум, що складається з одного або декількох звукових сигналів, кожен тривалістю менше 1 с, при цьому рівні звуку в дБАI і дБА, виміряні відповідно на тимчасових характеристиках «імпульс» і «повільно», відрізняються не менш ніж на 7 дБ.

Ці терміни використовуються для опису рівня гучності роботи електроагрегату з приводом від двигуна внутрішнього згоряння. Чим більше рівень шуму, тим менш комфортно почуває себе і оператор агрегату і навколишні люди. Часто мова йде не тільки про комфорт, але і про жорстку виробничої необхідності, що вимагає виконання вимог норм і правил охорони праці і / або навколишнього середовища. Акустичний шум - це викликані різними причинами безладні коливання повітря, що характеризуються складною тимчасової і спектральної структурою. Для кількісної оцінки шуму користуються усередненими параметрами, обумовленими на підставі статистичних законів, що враховують структуру шуму в його джерелі і властивості середовища, в якій цей шум поширюється. Зазвичай рівень шуму вимірюється, як «звуковий тиск» LpA або як «звукова потужність» LWA. «Звукова потужність» LWA характеризує рівень шуму в його джерелі і є постійною для даного обладнання величиною, «звуковий тиск» LpA залежить від відстані між слухачем і джерелом шуму. Різні виробники електроагрегатів характеризують шумові характеристики своєї продукції в різних величинах (звуковий тиск і / або звукова потужність), а для звукового тиску ще і на різній відстані (найбільш часто 7 м) і для різного ступеня завантаження електроагрегату (зазвичай мова йде про передбачені діючими Європейськими нормами 75% максимальної потужності). Одиниця кількісного виміру шуму: децибел акустичний - dB (A), в російській написанні дБ (А) або дБА. Величина дБА - рівень звукового тиску, який вимірюється за допомогою спеціального приладу - шумомера - зі спеціальним фільтром, що враховує особливість сприйняття шуму слуховим апаратом людини і знижує чутливість пристрою на низьких і дуже високих частотах для того, щоб отримувати реальні оцінки гучності, неприємного дії або прийнятності звуку .

Діючі норми Європейського Союзу вимагають, щоб звукова потужність LWA електроагрегатів потужністю понад 2 кВА (при рівні навантаження 75% від максимальної) не перевищувала 97дБА, що на відстані 7м від двигуна агрегату відповідає звуковому тиску LpA (7) \u003d 72 дБА.

Можна записати, що на відстані 7м: LpA (7) дБА \u003d (LWA - 25) дБА,

на відстані 4м: LpA (4) дБА \u003d (LWA - 20) дБА,

а на відстані 0м: LpA (0) дБА \u003d LWA дБА

Рівень гучності роботи ( «звукова потужність») електроагрегату залежить від типу його двигуна (бензиновий або дизельний), типу системи його охолодження (повітряна або рідинна) і номінальною швидкості агрегату. В цілому, можна констатувати, що:

° Бензинові агрегати тихіше дизельних
° Агрегати зі швидкістю 1500 об / хв тихіше, ніж зі швидкістю 3000 об / хв
° Агрегати з рідинним охолодженням працюють тихіше, ніж з повітряним

Ми вже відзначали, що розрізняють два види шуму за характером його поширення в приміщенні: повітряний і структурний. При повітряному шумі вібрації, що створюються, наприклад, динаміками працюючого телевізора, викликають звукові хвилі у формі коливань повітря. Даний вид шуму переважає поза приміщеннями. У першій з наведених нижче таблиць вказані найбільш поширені в побуті джерела, шум від яких перевищує нормативний рівень (40 дБА вдень, 30 дБА вночі - відповідно до Сніпу II-12-77).

Як джерело шуму може виступити і механічна дія, як, наприклад забивання цвяха в стіну або переміщення меблів по підлозі. Цей шум називають структурним, і народжується він таким чином: вібрація підлоги від кроків передається стіні, а її коливання чуються в сусідньому приміщенні. Найбільш неприємний структурний шум - ударного типу. Найчастіше він поширюється на великі відстані від джерела. Той же стук по трубі центрального опалення на одному поверсі відмінно чути на всіх інших і сприймається мешканцями, як якщо б його джерело знаходився у них в кімнаті. У другій таблиці можна бачити джерела структурного шуму.

Таблиця 2. Джерела побутового шуму
А. Повітряного
№	джерело шуму	Рівень шуму, дБА
1	телевізор	70
2	Музичний центр	85
3	Розмова (спокійний)	65
4	Дитячий плач	78
5	Гра на піаніно	80
6	Робота пилососа	75
7	- // - пральної машини	68
8	- // - холодильника	42
9	- // - електробритви	60
10	- // - електрополотером	83
11	- // - примусової вентиляції	42
12	- // - кондиціонера	45
13	Приготування їжі на плиті	35-42
14	наповнення ванни	36-58
15	Наповнення бачка в санвузлі	40-67
16	Випливає з крана вода	44-50
Б. Структурного
№	джерело шуму	Рівень шуму, дБА
1	переміщення ліфта	34-42
2	Стук закривається двері ліфта	44-52
3	Стук закривається сміттєпроводу	42-58
4	Стук по трубі центрального опалення	45-60

Існують і такі побутові прилади, які є джерелами шуму обох видів. До таких належить система примусової вентиляції. Повітряний шум проникає в приміщення через повітроводи, а структурний виникає через вібрації стінок захисного кожуха вентилятора і власне самих повітропроводів.

Звук і шум

Отже, звук - це фізичний процес, викликаний коливальним рухом частинок середовища. Звукові коливання відрізняються певною амплітудою і частотою. Людина здатна чути звуки, що розрізняються по амплітуді в десятки мільйонів разів. Ну а сприймаються нашим вухом частоти розташовуються в діапазоні 16-20 000 Гц. Характеризується енергетика звуку інтенсивністю (Вт / м2), або звуковим тиском (Па). З народження ми маємо здатність чути і гуркіт грому, і найменший шелест листя. Щоб мати можливість порівнювати настільки різні звуки, були прийняті: показник рівня інтенсивності звуку L і одиниці виміру - децибели (дБ). Поріг чутності людини відповідає звуковому тиску 2 10 -5 Па, або 0 дБ. У свою чергу шум являє собою хаотичне, безладне змішання звуків, що діє на нервову систему негативно.